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Tendências da Indústria

O crescimento explosivo das indústrias de VNE (Veículos Não Emitentes) e SSE (Sistemas de Armazenamento de Energia) impulsionou o desenvolvimento da folha de alumínio para baterias de lítio em direção à ultrafino (≤10μm), exigindo um equilíbrio entre leveza, alta densidade energética e segurança. A espessura da folha de alumínio predominante evoluiu de 12μm para 8μm, mas a estabilidade dos processos de produção em massa e as taxas de rendimento permanecem como gargalos da indústria.

Posicionamento dos Desafios Técnicos

Limite de Laminagem: Quando a espessura é reduzida para abaixo de 10μm, a resistência à deformação plástica da folha de alumínio aumenta acentuadamente, levando a problemas como ruptura de tiras e microfuros na superfície.

Desequilíbrio de Desempenho: O desafio de equilibrar alta resistência à tração (≥260MPa) com baixa elongação (≤3%) para evitar fraturas frágeis durante os ciclos de carga e descarga da bateria.

Principais Dificuldades no Processo de Laminagem

1. Controle de Microprecisão

A tolerância de espessura deve ser estabilizada dentro de **±0,1μm**, o que é difícil de alcançar com a compensação tradicional da deflexão do sistema de cilindros da laminadeira. As flutuações da forma da chapa (como ondas no centro e nas bordas) afetam significativamente a uniformidade da espessura, exigindo um ajuste dinâmico da distribuição da força de laminagem.

2. Gerenciamento da Resistência à Deformação do Material

Na laminagem ultrafina, o refinamento dos grãos de alumínio para níveis submicrométricos pode facilmente desencadear endurecimento por trabalho e concentração de tensões residuais. A laminagem assíncrona (controlando a diferença de velocidade entre os cilindros superior e inferior) é usada para reduzir a resistência à deformação, mas exige a otimização simultânea da viscosidade do lubrificante e da precisão da pulverização.

3. Controle da Qualidade da Superfície

A rugosidade da superfície da folha de alumínio deve ser ≤0,2μm, sem microfissuras ou camadas de óxido invisíveis a olho nu. A aderência de poeira e os arranhões na superfície dos cilindros durante a laminagem são as principais fontes de defeitos, exigindo ambientes de nível de sala limpa e sistemas de detecção de defeitos on-line.

Desafios de Desempenho e Soluções

1. Otimização do Desempenho Mecânico

Equilíbrio entre Resistência e Elongação: Através da otimização da composição da liga (por exemplo, adição de traços de Fe, Si) e processos de recozimento intermediário (controle preciso do tempo de recozimento a 300-350℃), o refinamento dos grãos é alcançado, aumentando a ductilidade.

Melhoria da Resistência à Corrosão: Desenvolvimento de tecnologias de revestimento de passivação de superfície (por exemplo, revestimentos compostos de fosfato + silicone) para resistir à corrosão por eletrólito.

2. Verificação da Compatibilidade com a Bateria

A folha de alumínio deve passar em testes de 500 ciclos de carga-descarga com uma taxa de expansão de espessura de ≤5%.

A resistência à ligação interfacial com os materiais do cátodo (por exemplo, LFP) deve ser ≥1,5N/cm para evitar delaminação da folha de polímero.

Práticas e Realizações Inovadoras

1. Avanços no Processo

A North China Aluminum desenvolveu independentemente uma laminadeira UC de seis cilindros + sistema de controle em malha fechada com medidor de forma, alcançando flutuações de espessura de ≤±0,08μm.

A aplicação inovadora da tecnologia de pulverização de nanolubrificante aumentou a velocidade de laminagem para 800m/min e reduziu a taxa de ruptura de tiras para abaixo de 0,5%.

2. Dados de Produção em Massa

A taxa de rendimento da folha de alumínio de 8μm aumentou de 40% inicialmente para 78%, com o comprimento de rolo único excedendo 20.000 metros. O produto é aplicado em empresas de baterias de primeira linha, como CATL e BYD, aumentando a densidade energética da bateria em 10%-15%.